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Naturwissenschaftliche Belege für die Verwendung von Ägyptisch Blau, dem klassischen Blaupigment der römischen Antike, an frühmittelalterlichen Wandmalereien in Mittel- und Südeuropa sind bisher nur vereinzelt greifbar. Das hier diskutierte monochrom blaue Fragment einer Freskomalerei auf Tünche gehört zum zweiten Kirchenbau von St. Peter ob Gratsch (Südtirol, Norditalien); zumindest der Putzmörtel ist gemäß Radiocarbondatierung im 5. oder 6. Jahrhundert n. Chr. zu verorten. Das flächendeckende Abrastern der Probenoberfläche mittels Ramanmikrospektroskopie vermochte neben dem farbgebenden Cuprorivait (und Pflanzenschwarz aus der Untermalung) 26 begleitende Mineralien bis in den Spurenbereich nachzuweisen. Diese erstaunliche Vielfalt ist nur durch mikrospektroskopische Bildgebung in hoher Ortsauflösung zugänglich, ein solch vertiefter Einblick in die Mineralogie der zugrundeliegenden Rohstoffe als auch Umwandlungsreaktionen während Herstellung, Applikation und Alterung des künstlichen Blaupigmentes also an die Weiterentwicklung der analytischen Verfahren gebunden. Insbesondere die natürlichen Verunreinigungen des Quarzsandes liefern Indizien auf die Produktionsstätte: die beiden Klinopyroxene Augit und Aegirin deuten beispielsweise auf magmatischen Aktivitäten ausgesetzte Ablagerungen (oder auf vulkanische Aktivität bereits im Liefergebiet). Zusammen mit Diopsid und Feldspaten, einschließlich des seltenen Celsian, sind sie der Literatur zufolge charakteristischer Bestandteil von vom Fluss Volturno in den Golf von Gaeta transportierten carbonathaltigen Sedimenten. Im Verein mit der archäologischen Evidenz für die Erzeugung von Ägyptisch Blau in Cumae und Liternum und den übereinstimmenden Ausführungen der beiden römischen Fachschriftsteller Vitruv und Plinius der Ältere spricht dies für ein Fabrikat aus dem Golf von Pozzuoli. Als Kupferquelle wurde angesichts des Nachweises von Chalkosin (und Chalkopyrit) vermutlich ein sulfidisches Kupfererz nach Rosten zu Kupferoxid eingesetzt, als schmelzpunktsenkendes Flussmittel wohl ein gemischt-alkalisches, das heißt eine Mischung von Natrium- und Kaliumsalzen in Form von Pflanzenasche. Zum Teil mit Cuprorivait verwachsene, nicht gänzlich umgesetzte Quarzkristalle bei nur geringsten Spuren von Silikatglas lassen auf eine überwiegende Festkörperreaktion (Festphasensintern) schließen; das Aufschmelzen der Rohstoffe zu Glas dürfte bei der Pigmentsynthese eher eine untergeordnete Rolle gespielt haben.
Only a few scientific evidences for the use of Egyptian blue in Early Medieval wall paintings in Central and Southern Europe have been reported so far. The monochrome blue fragment discussed here belongs to the second church building of St. Peter above Gratsch (South Tyrol, Northern Italy, fifth/ sixth century A.D.). Beyond cuprorivaite and carbon black (underpainting), 26 accessory minerals down to trace levels were detected by means of Raman microspectroscopy, providing unprecedented insights into the raw materials blend and conversion reactions during preparation, application, and ageing of the pigment. In conjunction with archaeological evidences for the manufacture of Egyptian blue in Cumae and Liternum and the concordant statements of the antique Roman writers Vitruvius and Pliny the Elder, natural impurities of the quartz sand speak for a pigment produced at the northern Phlegrean Fields (Campania, Southern Italy). Chalcocite (and chalcopyrite) suggest the use of a sulphidic copper ore, and water-insoluble salts a mixed-alkaline flux in the form of plant ash. Not fully reacted quartz crystals partly intergrown with cuprorivaite and only minimal traces of silicate glass portend solid-state reactions predominating the chemical reactions during synthesis, while the melting of the raw materials into glass most likely played a negligible role.
We previously described the observation of a characteristic narrowband red luminescence emission of burnt lime (CaO), whose reason was unknown so far. This study presents Raman spectra of Mg5 CO3)4(OH)2∙4H2O, Mg5(CO3)4(OH)2, MgCO3, CaMgCO3 and CaCO3 (in limestone powder) as well as luminescence spectra of their calcination products. Comparison of the latter revealed MgO:Cr3+ as the source of the red lime luminescence in all studied samples, containing magnesium oxide as major component, minor component or trace. Spectral characteristics and theoretical background of the luminescence emission of d-block elements integrated in crystal lattices are discussed with the aim of sharpening the awareness for this effect in the Raman community and promoting its application in materials analysis. The latter is demonstrated by the Raman microspectroscopic imaging of the distributions of both Raman-active and Raman-inactive phases in clinker remnants in a 19th-century meso Portland cement mortar sample, which contain relatively high amounts of free lime detected in the form of both luminescing CaO and Raman-scattering Ca(OH)2, owing to exposure of the surface of the thin section to humid air. A combination of light and Raman spectroscopy revealed a calcium–magnesium–iron sulphide phase, indicating sulphurous raw materials and/or solid fuels employed in the calcination process, which in contrast to previously described morphologies of sulphides in cement clinker form extensive greenish black layers on free lime crystals.
Microscope slide collections represent extremely valuable depositories of research material in a natural history, forensic, veterinary, and medical context. Unfortunately, most mounting media of these slides deteriorate over time, with the reason for this not yet understood at all. In this study, Raman spectroscopy, ultraviolet–visible (UV–Vis) spectroscopy, and different types of light microscopy were used to investigate the ageing behaviour of naturally aged slides from museum collections and the experimentally aged media of Canada balsam and Permount™, representing a natural and a synthetic resin, respectively, with both being based on mixtures of various terpenes. Whereas Canada balsam clearly revealed chemical ageing processes, visible as increasing colouration, Permount™ showed physical deterioration recognisable by the increasing number of cracks, which even often impacted a mounted specimen. Noticeable changes to the chemical and physical properties of these mounting media take decades in the case of Canada balsam but just a few years in the case of Permount™. Our results question whether or not Canada balsam should really be regarded as a mounting medium that lasts for centuries, if its increasing degree of polymerisation can lead to a mount which is no longer restorable.
Electrochemical methods offer great promise in meeting the demand for user-friendly on-site devices for Monitoring important parameters. The food industry often runs own lab procedures, for example, for mycotoxin analysis, but it is a major goal to simplify analysis, linking analytical methods with smart technologies. Enzyme-linked immunosorbent assays, with photometric detection of 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine (TMB),form a good basis for sensitive detection. To provide a straightforward approach for the miniaturization of the detectionstep, we have studied the pitfalls of the electrochemical TMB detection. By cyclic voltammetry it was found that the TMB electrochemistry is strongly dependent on the pH and the electrode material. A stable electrode response to TMB could be achieved at pH 1 on gold electrodes. We created a smartphonebased, electrochemical, immunomagnetic assay for the detection of ochratoxin A in real samples, providing a solid basis forsensing of further analytes.